[發明專利]氮化硅膜和半導體器件的制造方法

有效

• 申請號: 201810118984.1
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN110120343B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發明（設計）人: 劉建強;劉金濤;閆峰;侯文榮
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（天津）有限公司;中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/318
• 分類號: H01L21/318;H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙) 31237
• 代理人: 屈蘅;李時云

本發明提供一種氮化硅膜和半導體器件的制造方法，將原有的一步沉積改為多步沉積，先通過第一氮源氣體和第一硅源氣體反應，在一基底的表面上沉積形成第一氮化硅層，其中的第一氮源氣體來不及與基底發生反應，由此可以防止基底表面的損壞，然后通過包含氨氣的第二氮源氣體與第二硅源氣體反應在所述第一氮化硅層的表面上沉積形成第二氮化硅層，利用所述第二氮化硅層的沉積速率大于所述第一氮化硅層的沉積速率的特點，來改善氮化硅膜層的沉積速率和臺階覆蓋率；進一步的，所述第一氮源氣體中不含氨氣而含有氮氣，所述第二氮源氣體中含有氨氣和氮氣，利用氨氣在沉積表面上具有弱的氫鍵和一定的物理吸附的特點，來改善氮化硅膜的沉積速率和臺階覆蓋率。

技術領域

本發明涉及集成電路制造技術領域，尤其涉及一種氮化硅膜和半導體器件的制造方法。

背景技術

氮化硅(Si₃N₄)薄膜具有對可動離子(例如Na⁺等)阻擋能力強、結構致密、針孔密度小、呈疏水性、化學穩定性好、介電常數大(K約為7)等優良特性，是一種在半導體、微電子學和MEMS領域廣泛應用的薄膜材料，大量應用于鈍化、隔離、電容介質、結構材料等。例如，氮化硅(Si₃N₄)薄膜因為其具有高介電常數而被作為浮柵型閃存中的浮柵(Floating Gate)和控制柵(Control Gate)之間的一種介電材料(即ONO，其中“O”代表SiO₂薄膜，“N”則代表Si₃N₄薄膜)。另外，由于Si₃N₄薄膜的高硬度、高可靠性、優良的抗腐蝕能力、高溫穩定性以及高溫抗氧化性，Si₃N₄薄膜在材料表面改性的技術領域也有廣闊的應用前景。例如，Si₃N₄薄膜不易被氧分子、水汽和可移動離子滲透，利用這一優點，把它作為掩膜層(MaskingLayer)、阻擋層或刻蝕停止層，可以在場氧化層制作時，防止晶片表面的有源區域(ActiveArea)受氧化，從而起到保護該有源區域的作用。然而，目前很多已知的氮化硅膜的制造方法在制造氮化硅膜時，會在一定程度上損壞下方膜層，并出現形成的氮化硅膜的臺階覆蓋率差的問題，影響了器件的成品率和性能。

發明內容

本發明的目的在于提供一種氮化硅膜和半導體器件的制造方法，能夠有效地保護下方膜層，而且能保持良好的臺階覆蓋率，提高形成的半導體器件的成品率和性能。

為了實現上述目的，本發明提供一種氮化硅膜的制造方法，包括：

采用第一硅源氣體和第一氮源氣體，在一基底表面上沉積第一氮化硅層，所述第一氮源氣體和所述第一硅源氣體的反應速度是所述第一氮源氣體和所述基底的反應速度的數十倍以上；

采用第二硅源氣體和第二氮源氣體，在所述第一氮化硅層的表面上沉積第二氮化硅層，所述第二氮化硅層的沉積速率大于所述第一氮化硅層的沉積速率。

可選的，所述基底的材質包括多晶硅、金屬、介電常數低于3的介質、無定形碳、含硅的抗反射材料和光刻膠中的至少一種。

可選的，所述基底的材質中含碳。

可選的，所述第一硅源氣體和所述第二硅源氣體分別包括硅烷(SiH₄)、乙硅烷(Si₂H₆)、二氯硅烷(SiH₂Cl₂)、三氯硅烷(SiHCl₃)、四氯硅烷(SiCl₄)和六氯乙硅烷(Si₂Cl₆)中的至少一種。

可選的，所述第一氮源氣體不含氨氣。

可選的，所述第一氮源氣體包括氮氣。